一种电压甄别式近电报警方法与流程

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1.本发明涉及报警器相关技术研究领域，尤其涉及一种电压甄别式近电报警方法。

背景技术：

2.现有电力施工技术中，虽然电力安全规程种对如何预防电力作业触电有大量的规定，但由于部分作业人员的安全意识不足，或者工作前没有详细了解现场带电的部位及安全距离等情况就开始工作，导致电力触电事故时有发生。
3.近电预警器作为常用的非接触式验电器，在电力检修现场已经得到广泛的应用。当设备处于带电状态，近电预警器可以在作业人员越过安全距离时发出提示信号，以提醒作业人员退至安全区域。国内外关于近电警示装置的研究起始于上世纪80年代，其主要原理是利用球形或天线型电极感应空间内的电磁场；根据霍尔效应，电磁场会导致电极导体两端出现霍尔电势差，对该电势差进行滤波和放大，确认其是由工频电场激发得到的，而后驱动声光报警系统发出警报，提示装置周围存在工频电场，达到预警效果。
4.目前非接触验电的近电预警器原理和技术相对成熟，但仍存在一些不足之处，并且安全管理水平的提高对近电预警器的实时性需求和功能多样化需求越发显著，因此，人们期望获得一种能够实时监测、轻巧便携、功能丰富的多方式佩戴的近电预警器，这对作业人员的安全保障具有重要意义。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电压甄别式近电报警方法，同时涉及该方法所使用的专用的电压甄别式近电报警装置，该装置是一种能够实时监测、轻巧便携、功能丰富的多方式佩戴的近电预警器。
6.本发明提供了一种电压甄别式近电报警方法，其特征在于：其所使用的专用的电压甄别式近电报警装置具体包括报警装置外壳1和报警装置内置电路板；报警装置外壳1为abs塑料绝缘件，报警装置外壳1为空心长方体，其上开有用于装置全向天线的小孔；报警装置内置电路板由电压感应模块5、运动检测模块6、人体体征检测模块7、数据跟随模块8、数据处理模块9、存储模块10、主控器模块11、电源模块12、人机交互模块13、报警模块14、无线通讯模块15、测距模块16组成；其中：
7.电压感应模块5、运动检测模块6、人体体征检测模块7、测距模块16都分别先后通过数据跟随模块8、数据处理模块9连接着主控器模块11；存储模块10、电源模块12、人机交互模块13、报警模块14、无线通讯模块15也都分别连接着主控器模块11；
8.主控器模块11通过无线通讯模块15与上位机进行数据交互。
9.所述电压感应模块5用于检测是否进入带电区域，所述报警模块14用于在进入带电区域时进行报警。
10.所述电压感应模块5满足下述要求之一或其组合：
11.其一，电压传感器4将采集到的电压数据传送到数据跟随模块8中，这些数据经过
数据跟随模块8处理后输入到数据处理模块9中，在数据处理模块9中进行滤波、整流、放大等处理后输送到主控器模块11中，主控器模块11对输入信号的大小进行判断；若输入信号超过主控器设置的阈值，主控器生成报警信号并将报警信号发送至报警模块14中进行报警；当报警模块14接收到主控器模块11发送的报警信号后，相应的报警器工作；同时主控器11也将报警信号通过无线通讯模块15发送至上位机或/和后台监控设备中；若输入信号小于主控器设置的阈值，则主控器不产生报警信号；
12.其二，测距模块16通过发射激光脉冲并接收所述激光脉冲经被测物反射回的回光脉冲，并将采集到的数据传送到数据跟随模块8中，所述的激光脉冲采用激光雷达，这些数据经过数据跟随模块8的跟随后输入到数据处理模块9中，在数据处理模块9中进行正向偏置、滤波、整流、排除干扰、放大等处理后输送到主控器模块11中，主控器模块11引用互相关函数的方法对雷达信号进行处理，计算出带电体距作业人员的距离。
13.所述电压甄别式近电报警装置满足下述要求之一或其组合：
14.其一，所述报警模块14是以下几种之一或其组合：灯光报警器、蜂鸣报警器、震动报警器；
15.其二，作业人员能够通过人机交互模块13设置报警模块14的工作模式，选择其中的某一个或者两个或者多个报警器工作。
16.所述电压甄别式近电报警装置满足下述要求之一或其组合：
17.其一，所述无线通讯模块15采用lora无线网络方式传输检测数据；
18.其二，所述人体体征检测模块7满足下述要求：人体体征检测模块(7)所采集数据为作业人员心率参数[心跳次数]，当作业人员心率超过极限心率范围时，即进行报警；应当立刻终止作业；
[0019]
人体体征检测模块7所采集数据为作业人员心率参数，这是因为心率参数由于对温度变化感应灵敏、易于测量且测量耗时短，正常人心率为75bpm(通常在60～120bpm范围)，热环境中劳动人员的极限心率被规定为180bpm，在劳动过程中，当劳动者心率超过极限心率范围时，应当立刻终止作业，防止劳动者身体机能出现障碍，造成工作事故。当需要监测作业人员心率参数时需要将电压甄别式近电报警装置通过腕带佩戴在作业人员手臂上，当作业人员心率超过主控器模块设定的阈值时，电压甄别式近电报警装置启动报警器同时也通过无线通讯模块将报警信号发送至作业现场安监人员，由安监人员进一步确认现场作业人员的安全情况。
[0020]
其三，当作业人员心率超过主控器模块11设定的阈值时，电压甄别式近电报警装置启动报警器同时也通过无线通讯模块15将报警信号发送至安监人员。
[0021]
所述电压甄别式近电报警方法中，主控器模块11中使用的软件算法采用锁相放大计算方法，电路部分把数据处理模块9处理后的信号转换后进入主控器模块11，由于信号中存在白噪声、多次谐波等一些干扰信号。为保证近电报警的准确性，必须提取特征信号，把基波的有效值作为报警的重要参量；
[0022]
锁相放大的原理依据满足下述算法要求：
[0023]
f1(t)＝x1(t)+y1(t)和f2(t)＝x2(t)+y2(t)；
[0024]
其中：x1(t)和x2(t)为周期正弦信号，而y1(t)和y2(t)为噪声信号；
[0025]
对f1(t)和f2(t)进行互相关运算可得式(1.1)；
[0026][0027]
式(1.1)中，τ为两路信号之间的时间延迟；
[0028]
由于信号与噪声互不相关，而且噪声与噪声之间也互不相关，所以当x1(t)和x2(t)之间具有互相关的某种相同特点时，当进行互相关运算的时间足够长时式(1.1)后三项噪声信号为0，能够达到消除噪声的目的；
[0029]
假设带有噪声信号的待测信号为正弦信号和与待测信号互相关的参考信号以此来说明锁相放大器消除噪声信号的具体过程。将s
in
(t)和s
ref
(t)相乘，结果为式(1.2)：
[0030][0031]
对此结果通过低通滤波器将噪声进行滤波后，可得其输出为式(1.3)：
[0032][0033]
式(1.3)中，n
lpf
(t)为残留噪声信号；
[0034]
如果参考信号与待测信号的频率相同，而低通滤波器的带宽足够窄时，此时能够看做残留噪声几乎为0，也就是将待测信号中的所有噪声信号滤除，则锁相放大器的输出与待测信号的幅值关系为式(1.4)：
[0035][0036]
从式(1.4)知，当待测信号与参考信号相同相位时，锁相放大器输出待测信号精度最高。
[0037]
普通工作方式的锁相放大器计算时要经过频繁的移相工作来保证待测信号与参考信号相位相同，以确保测量的精度。为了避免进行繁琐的移相工作节约计算时间，采用正交矢量型锁相放大器，其结构如图2所示。
[0038]
正交锁相型锁相放大器的移相过程在模拟电路中较难实现，但是在数字化平台中较为容易实现且计算时间更快误差更小。而且数字化平台内部可以由大量乘法器集成硬件电路，而上述锁相放大算法需要进行大量乘法运算，因此锁相放大算法通过单片机来实现能够提高精度、降低硬件成本以及提高运算速度。
[0039]
待测信号与两路相同频率的正交参考信号分别进行互相关运算，假设滤波器的带宽足够窄且两路信号的频率完全相同，残留噪声信号近似为0，则两路相关调节器的输出分别为式(1.5)和(1.6)：
[0040][0041][0042]
对i和q两路输出信号分别进行互相关运算，即可获得与外部待测调制信号幅值成正比的输出信号为式(1.7)：
[0043][0044]
这样待测信号的基本值就能够有效提取出来。锁相放大适用于在强噪声环境下对微弱信号进行检测，适合于电场强度信号的测量。
[0045]
本发明技术方案的有益效果是：
[0046]
1.该电压甄别式近电报警装置除了可以监测作业现场电压强度以外还可以测量作业人员距离带电体距离，并且通过监测作业人员运动情况以及作业人员人体体征参数来更好的保护工作人员，同时通过无线通讯技术将作业人员现场电压情况，作业人员个人身体情况等数据均发送至安监人员，以便于安监人员更好的掌握作业现场实际情况。
[0047]
2.该电压甄别式近电报警装置具有灯光报警器、蜂鸣报警器、震动报警器，作业人员可以根据所处作业环境自行设置报警模式。
[0048]
3.该电压甄别式近电报警装置采用lora无线网络方式传输检测数据，与同类器件相比，lwm使用射频解决方案在大幅降低电流消耗的基础上，还显著优化了相位噪声、选择性、接收机线性度等各项性能。
[0049]
本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变的明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明：
[0050]
图1为电压甄别式近电报警装置的构成原理示意简图；
[0051]
图2为正交矢量型锁相放大器原理图；
[0052]
图3为数据跟随模块8、数据处理模块9的工作电路构成原理示意简图；
[0053]
图4为无线传输模块原理示意简图；
[0054]
图5电压甄别式近电报警方法的原理框图；
[0055]
图6为电压甄别式近电报警方法所使用的电压甄别式近电报警装置布置在安全帽上的原理示意简图。
具体实施方式：
[0056]
实施例1
[0057]
一种电压甄别式近电报警方法，其所使用的专用的电压甄别式近电报警装置具体包括报警装置外壳1和报警装置内置电路板；报警装置外壳1为abs塑料绝缘件，报警装置外壳1为空心长方体，其上开有用于装置全向天线的小孔；报警装置内置电路板由电压感应模块5、运动检测模块6、人体体征检测模块7、数据跟随模块8、数据处理模块9、存储模块10、主控器模块11、电源模块12、人机交互模块13、报警模块14、无线通讯模块15、测距模块16组成；其中：
[0058]
电压感应模块5、运动检测模块6、人体体征检测模块7、测距模块16都分别先后通过数据跟随模块8、数据处理模块9连接着主控器模块11；存储模块10、电源模块12、人机交互模块13、报警模块14、无线通讯模块15也都分别连接着主控器模块11；
[0059]
主控器模块11通过无线通讯模块15与上位机进行数据交互。
[0060]
所述电压感应模块5用于检测是否进入带电区域，所述报警模块14用于在进入带
电区域时进行报警。
[0061]
所述电压感应模块5满足下述要求：
[0062]
其一，电压传感器4将采集到的电压数据传送到数据跟随模块8中，这些数据经过数据跟随模块8处理后输入到数据处理模块9中，在数据处理模块9中进行滤波、整流、放大等处理后输送到主控器模块11中，主控器模块11对输入信号的大小进行判断；若输入信号超过主控器设置的阈值，主控器生成报警信号并将报警信号发送至报警模块14中进行报警；当报警模块14接收到主控器模块11发送的报警信号后，相应的报警器工作；同时主控器11也将报警信号通过无线通讯模块15发送至上位机或/和后台监控设备中；若输入信号小于主控器设置的阈值，则主控器不产生报警信号；
[0063]
其二，测距模块16通过发射激光脉冲并接收所述激光脉冲经被测物反射回的回光脉冲，并将采集到的数据传送到数据跟随模块8中，所述的激光脉冲采用激光雷达，这些数据经过数据跟随模块8的跟随后输入到数据处理模块9中，在数据处理模块9中进行正向偏置、滤波、整流、排除干扰、放大等处理后输送到主控器模块11中，主控器模块11引用互相关函数的方法对雷达信号进行处理，计算出带电体距作业人员的距离。
[0064]
其三，所述报警模块14是以下几种之一或其组合：灯光报警器、蜂鸣报警器、震动报警器；
[0065]
其四，作业人员能够通过人机交互模块13设置报警模块14的工作模式，选择其中的某一个或者两个或者多个报警器工作。
[0066]
所述电压甄别式近电报警装置满足下述要求的组合：
[0067]
其一，所述无线通讯模块15采用lora无线网络方式传输检测数据；
[0068]
其二，所述人体体征检测模块7满足下述要求：人体体征检测模块(7)所采集数据为作业人员心率参数[心跳次数]，当作业人员心率超过极限心率范围时，即进行报警；应当立刻终止作业；
[0069]
人体体征检测模块7所采集数据为作业人员心率参数，这是因为心率参数由于对温度变化感应灵敏、易于测量且测量耗时短，正常人心率为75bpm(通常在60～120bpm范围)，热环境中劳动人员的极限心率被规定为180bpm，在劳动过程中，当劳动者心率超过极限心率范围时，应当立刻终止作业，防止劳动者身体机能出现障碍，造成工作事故。当需要监测作业人员心率参数时需要将电压甄别式近电报警装置通过腕带佩戴在作业人员手臂上，当作业人员心率超过主控器模块设定的阈值时，电压甄别式近电报警装置启动报警器同时也通过无线通讯模块将报警信号发送至作业现场安监人员，由安监人员进一步确认现场作业人员的安全情况。
[0070]
其三，当作业人员心率超过主控器模块11设定的阈值时，电压甄别式近电报警装置启动报警器同时也通过无线通讯模块15将报警信号发送至安监人员。
[0071]
所述电压甄别式近电报警方法中，主控器模块11中使用的软件算法采用锁相放大计算方法，电路部分把数据处理模块9处理后的信号转换后进入主控器模块11，由于信号中存在白噪声、多次谐波等一些干扰信号。为保证近电报警的准确性，必须提取特征信号，把基波的有效值作为报警的重要参量；
[0072]
锁相放大的原理依据满足下述算法要求：
[0073]
f1(t)＝x1(t)+y1(t)和f2(t)＝x2(t)+y2(t)；
[0074]
其中：x1(t)和x2(t)为周期正弦信号，而y1(t)和y2(t)为噪声信号；
[0075]
对f1(t)和f2(t)进行互相关运算可得式(1.1)；
[0076][0077]
式(1.1)中，τ为两路信号之间的时间延迟；
[0078]
由于信号与噪声互不相关，而且噪声与噪声之间也互不相关，所以当x1(t)和x2(t)之间具有互相关的某种相同特点时，当进行互相关运算的时间足够长时式(1.1)后三项噪声信号为0，能够达到消除噪声的目的；
[0079]
假设带有噪声信号的待测信号为正弦信号和与待测信号互相关的参考信号以此来说明锁相放大器消除噪声信号的具体过程。将s
in
(t)和s
ref
(t)相乘，结果为式(1.2)：
[0080][0081]
对此结果通过低通滤波器将噪声进行滤波后，可得其输出为式(1.3)：
[0082][0083]
式(1.3)中，n
lpf
(t)为残留噪声信号；
[0084]
如果参考信号与待测信号的频率相同，而低通滤波器的带宽足够窄时，此时能够看做残留噪声几乎为0，也就是将待测信号中的所有噪声信号滤除，则锁相放大器的输出与待测信号的幅值关系为式(1.4)：
[0085][0086]
从式(1.4)知，当待测信号与参考信号相同相位时，锁相放大器输出待测信号精度最高。
[0087]
普通工作方式的锁相放大器计算时要经过频繁的移相工作来保证待测信号与参考信号相位相同，以确保测量的精度。为了避免进行繁琐的移相工作节约计算时间，采用正交矢量型锁相放大器，其结构如图2所示。
[0088]
正交锁相型锁相放大器的移相过程在模拟电路中较难实现，但是在数字化平台中较为容易实现且计算时间更快误差更小。而且数字化平台内部可以由大量乘法器集成硬件电路，而上述锁相放大算法需要进行大量乘法运算，因此锁相放大算法通过单片机来实现能够提高精度、降低硬件成本以及提高运算速度。
[0089]
待测信号与两路相同频率的正交参考信号分别进行互相关运算，假设滤波器的带宽足够窄且两路信号的频率完全相同，残留噪声信号近似为0，则两路相关调节器的输出分别为式(1.5)和(1.6)：
[0090]
[0091][0092]
对i和q两路输出信号分别进行互相关运算，即可获得与外部待测调制信号幅值成正比的输出信号为式(1.7)：
[0093][0094]
这样待测信号的基本值就能够有效提取出来。锁相放大适用于在强噪声环境下对微弱信号进行检测，适合于电场强度信号的测量。
[0095]
本实施例技术方案的有益效果是：
[0096]
1.该电压甄别式近电报警装置除了可以监测作业现场电压强度以外还可以测量作业人员距离带电体距离，并且通过监测作业人员运动情况以及作业人员人体体征参数来更好的保护工作人员，同时通过无线通讯技术将作业人员现场电压情况，作业人员个人身体情况等数据均发送至安监人员，以便于安监人员更好的掌握作业现场实际情况。
[0097]
2.该电压甄别式近电报警装置具有灯光报警器、蜂鸣报警器、震动报警器，作业人员可以根据所处作业环境自行设置报警模式。
[0098]
3.该电压甄别式近电报警装置采用lora无线网络方式传输检测数据，与同类器件相比，lwm使用射频解决方案在大幅降低电流消耗的基础上，还显著优化了相位噪声、选择性、接收机线性度等各项性能。
[0099]
本实施例的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变的明显，或通过本方面的实践了解到。
[0100]
实施例2
[0101]
一种电压甄别式近电报警方法，使用专用的电压甄别式近电报警装置，包括报警装置外壳1和报警装置内置电路板。
[0102]
其中结合图6，本装置能够全方位实现施工人有余带电体安全距离的精准防范，实现近电预警功能。开发可手动设置报警的电压等级，也能远程无线方式设置人身与带电体之间的安全距离，解决了传统报警由于现场存在干扰或报警器天线方向不对准而产生的误报或不报的问题。有效防止人身触电事故的发生。报警装置外壳可通过腕带、魔术贴、夹子、链带等方式安装于作业人员安全帽2、工作服上，也可以直接由作业人员携带独立装置运行。一种电压甄别式近电报警装置外壳体1采用abs塑料绝缘材料制成，外壳体为长6cm宽4cm高为2cm的空心长方体，装置外壳开有1*3cm小孔，测距模块感应部分伸出小孔外。电路板和9ah电池安装在壳体内部，9ah电池通过馈线与内置电路板的电源模块12相连，对电压甄别式近电报警装置进行供电，其中电压感应模块5中的电压传感器4将采集到的电压数据传送到数据跟随模块8中，这些数据经过数据跟随模块8的跟随后输入到数据处理模块9中，在数据处理模块9中进行滤波、整流、放大等处理后输送到主控器模块11中，主控器对输入信号的大小进行判断，如果输入信号超过主控器设置的阈值，主控器生成报警信号并将报警信号发送至报警模块14中进行报警，同时主控器11也报警信号发送至无线通讯模块15中，报警信号通过无线通讯模块15发送到后台监护设备中，以此实现近电预警功能；如果输入信号小于主控器设置的阈值，则主控器不产生报警信号，表示作业人员当前所处环境安全。
[0103]
结合图1，内置电路板包含电压感应模块5、运动检测模块6、人体体征检测模块7、数据跟随模块8、数据处理模块9、存储模块10、主控器模块11、电源模块12、人机交互模块13、报警模块14、无线通讯模块15、测距模块16。其中电压感应模块5、运动检测模块6、人体体征检测模块7、测距模块16的输出端均连接到数据跟随模块8的输入端，数据跟随模块8的输出端连接到数据处理模块9的输入端，数据处理模块9的输出端连接到主控器模块的输入端，存储模块10、人机交互模块13、报警模块14、无线通讯模块15均与主控器模块11连接，电源模块12采用9ah电池对电压感应模块5、运动检测模块6、人体体征检测模块7、数据跟随模块8、数据处理模块9、存储模块10、主控器模块11、人机交互模块13、报警模块14、无线通讯模块15、测距模块16进行供电，电池通过馈线连接到近电报警装置内置电路板的电源模块上。
[0104]
电压感应模块5、运动检测模块6、人体体征检测模块7、测距模块16均将采集到的数据传送到数据跟随模块8中，这些数据经过数据跟随模块8的跟随后输入到数据处理模块9中，在数据处理模块9中进行正向偏置、滤波、整流、排除干扰、放大等处理后输送到主控器模块11中，主控器对输入信号的大小进行判断，如果输入信号超过主控器设置的阈值，主控器生成报警信号并将报警信号发送至报警模块14中进行报警，同时主控器11也报警信号发送至无线通讯模块15中，报警信号通过无线通讯模块15发送到后台监护设备中，以此实现近电预警功能；如果输入信号小于主控器设置的阈值，则主控器不产生报警信号，表示作业人员当前所处环境安全。
[0105]
作业人员通过人机交互模块13进行测量模块工作状态选择，参数阈值设置，报警模块工作状态设置，查看时间，查看测量参数以及进行报警器复位，近电报警装置开关机等操作，作业人员通过两个按键对近电报警装置进行操作，分别是切换按键和选择按键，切换按键用于功能和电压等级的切换，选择按键用于确认显示屏中箭头所指的选项。
[0106]
报警模块14具有灯光报警器、蜂鸣报警器、震动报警器，作业人员可通过人机交互模块13设置报警模块的工作模式，可以只选择其中一个报警器单独工作也可以选择三个报警器同时工作以增强预警效果。当报警模块14接收到主控器模块11发送的报警信号后，相应的报警器工作。
[0107]
无线通讯模块15在接收到主控器发送来的警信号后将报警信号通过无线传输技术将报警信息发送给安监人员，以便安监人员对现场作业情况做出指挥。
[0108]
结合图5，为了更好的保护作业人员的人身安全，电压甄别式近电报警装置除了监测作业现场电压强度以外还监测作业人员运动情况以及作业人员人体体征参数，一旦作业人员静止时间达到设定值时，电压甄别式近电报警装置启动报警器，同时也通过无线通讯模块15将报警信号发送至作业现场安监人员，由安监人员进一步确认现场作业人员的安全情况；人体体征检测模块7所采集数据为作业人员心率参数，这是因为心率参数由于对温度变化感应灵敏、易于测量且测量耗时短，正常人心率为75bpm(通常在60～120bpm范围)，热环境中劳动人员的极限心率被规定为180bpm，在劳动过程中，当劳动者心率超过极限心率范围时，应当立刻终止作业，防止劳动者身体机能出现障碍，造成工作事故。当需要监测作业人员心率参数时需要将电压甄别式近电报警装置通过腕带佩戴在作业人员手臂上，当作业人员心率超过主控器模块11设定的阈值时，电压甄别式近电报警装置启动报警器，同时也通过无线通讯模块15将报警信号发送至作业现场安监人员，由安监人员进一步确认现场
作业人员的安全情况；测距模块16通过发射激光脉冲并接收所述激光脉冲经被测物反射回的回光脉冲信号来实现作业人员距带电体距离测量，测距模块16将采集到的数据传送到数据跟随模块8中，这些数据经过数据跟随模块8的跟随后输入到数据处理模块9中，在数据处理模块9中进行正向偏置、滤波、整流、排除干扰、放大等处理后输送到主控器模块11中，主控器11引用互相关函数的方法对雷达信号进行处理，互相关算法测距过程为将发射和回波信号送入相关器进行互相关运算，这将有利于抑制干扰对信号的影响，从而可以求出带电体距作业人员的距离。主控器将计算出的作业人员距带电体距离实时发送给人机交互模块，作业人员可通过人机交互模块观察自身距带电体距离，同时主控器对输入信号的大小进行判断，如果输入信号超过主控器设置的阈值，主控器生成报警信号并将报警信号发送至报警模块14中进行报警，同时主控器11也将报警信号发送至无线通讯模块15中，无线通讯模块15将收到的报警信号发送到后台监护设备中，以此实现近电预警功能；如果输入信号小于主控器设置的阈值，则主控器不产生报警信号，表示作业人员当前所处环境安全。
[0109]
根据图3：全相位天线感应到空间电场信号，输出为等比例的电流信号，全向天线由jp4进入，随后经过v2(瞬态抑制二极管或称为稳压管)的保护后进入op07(u7同相输入端接地，反向输入端和输出端并接1k电阻和10pf电容，使全向天线采集来的电流信号转换为电压信号输出给下一级电路，u7输出端通过1k电阻接u8的输入端，u8同向输入端接地，反相输入端和输出端之间并接20k电阻和10pf电容，电容起到高频滤波的作用，20k电阻和1k电阻为输入信号的比例关系，使输出信号和输入信号之比为20倍)通过两级运算放大器变为单片机接受的电压信号，u8的输出端接电容c37，通过c37把直流信号滤除掉，保留交流信号进入到单片机的模拟信号输入端(ain0)里，由于单片机只能接受正信号，因此，(u8输出端接lm385bxm1.2(低功耗稳压基准二极管)的refd端口)通过lm385进行信号抬升，抬升1.2v后，把交变的电压信号完全抬升到正信号。两级运放的输出端分别接smaj5.0ca做电路保护使用。

技术特征：

1.一种电压甄别式近电报警方法，其特征在于：其所使用的专用的电压甄别式近电报警装置具体包括报警装置外壳(1)和报警装置内置电路板；报警装置外壳(1)为abs塑料绝缘件，报警装置外壳(1)为空心长方体，其上开有用于装置全向天线的小孔；报警装置内置电路板由电压感应模块(5)、运动检测模块(6)、人体体征检测模块(7)、数据跟随模块(8)、数据处理模块(9)、存储模块(10)、主控器模块(11)、电源模块(12)、人机交互模块(13)、报警模块(14)、无线通讯模块(15)、测距模块(16)组成；其中：电压感应模块(5)、运动检测模块(6)、人体体征检测模块(7)、测距模块(16)都分别先后通过数据跟随模块(8)、数据处理模块(9)连接着主控器模块(11)；存储模块(10)、电源模块(12)、人机交互模块(13)、报警模块(14)、无线通讯模块(15)也都分别连接着主控器模块(11)；主控器模块(11)通过无线通讯模块(15)与上位机进行数据交互。2.根据权利要求1所述电压甄别式近电报警方法，其特征在于：所述电压感应模块(5)满足下述要求之一或其组合：其一，电压传感器(4)将采集到的电压数据传送到数据跟随模块(8)中，这些数据经过数据跟随模块(8)处理后输入到数据处理模块(9)中，在数据处理模块(9)中进行滤波、整流、放大处理后输送到主控器模块(11)中，主控器模块(11)对输入信号的大小进行判断；若输入信号超过主控器设置的阈值，主控器生成报警信号并将报警信号发送至报警模块(14)中进行报警；当报警模块(14)接收到主控器模块(11)发送的报警信号后，相应的报警器工作；同时主控器(11)也将报警信号通过无线通讯模块(15)发送至上位机或/和后台监控设备中；若输入信号小于主控器设置的阈值，则主控器不产生报警信号；其二，测距模块(16)通过发射激光脉冲并接收所述激光脉冲经被测物反射回的回光脉冲，并将采集到的数据传送到数据跟随模块(8)中，所述的激光脉冲采用激光雷达，这些数据经过数据跟随模块(8)的跟随后输入到数据处理模块(9)中，在数据处理模块(9)中进行正向偏置、滤波、整流、排除干扰、放大等处理后输送到主控器模块(11)中，主控器模块(11)引用互相关函数的方法对雷达信号进行处理，计算出带电体距作业人员的距离。3.根据权利要求2所述电压甄别式近电报警方法，其特征在于：所述电压甄别式近电报警装置满足下述要求之一或其组合：其一，所述报警模块(14)是以下几种之一或其组合：灯光报警器、蜂鸣报警器、震动报警器；其二，作业人员能够通过人机交互模块(13)设置报警模块(14)的工作模式，选择其中的某一个或者两个或者多个报警器工作。4.根据权利要求1所述电压甄别式近电报警方法，其特征在于：所述电压甄别式近电报警装置满足下述要求之一或其组合：其一，所述无线通讯模块(15)采用lora无线网络方式传输检测数据；其二，所述人体体征检测模块(7)满足下述要求：人体体征检测模块(7)所采集数据为作业人员心率参数，当作业人员心率超过极限心率范围时，即进行报警；其三，当作业人员心率超过主控器模块(11)设定的阈值时，电压甄别式近电报警装置启动报警器同时也通过无线通讯模块(15)将报警信号发送至安监人员。5.根据权利要求1所述电压甄别式近电报警方法，其特征在于：所述电压甄别式近电报
警方法中，主控器模块(11)中使用的软件算法采用锁相放大计算方法，电路部分把数据处理模块(9)处理后的信号转换后进入主控器模块(11)，由于信号中存在白噪声、多次谐波一些干扰信号。为保证近电报警的准确性，必须提取特征信号，把基波的有效值作为报警的重要参量；锁相放大的原理依据满足下述算法要求：f1(t)＝x1(t)+y1(t)和f2(t)＝x2(t)+y2(t)；其中：x1(t)和x2(t)为周期正弦信号，而y1(t)和y2(t)为噪声信号；对f1(t)和f2(t)进行互相关运算可得式(1.1)；式(1.1)中，τ为两路信号之间的时间延迟；由于信号与噪声互不相关，而且噪声与噪声之间也互不相关，所以当x1(t)和x2(t)之间具有互相关的某种相同特点时，当进行互相关运算的时间足够长时式(1.1)后三项噪声信号为0，能够达到消除噪声的目的；假设带有噪声信号的待测信号为正弦信号和与待测信号互相关的参考信号将s
in
(t)和s
ref
(t)相乘，结果为式(1.2)：对此结果通过低通滤波器将噪声进行滤波后，可得其输出为式(1.3)：式(1.3)中，n
lpf
(t)为残留噪声信号；如果参考信号与待测信号的频率相同，而低通滤波器的带宽足够窄时，此时能够看做残留噪声几乎为0，也就是将待测信号中的所有噪声信号滤除，则锁相放大器的输出与待测信号的幅值关系为式(1.4)：从式(1.4)知，当待测信号与参考信号相同相位时，锁相放大器输出待测信号精度最高；待测信号与两路相同频率的正交参考信号分别进行互相关运算，假设滤波器的带宽足够窄且两路信号的频率完全相同，残留噪声信号近似为0，则两路相关调节器的输出分别为式(1.5)和(1.6)：式(1.5)和(1.6)：对i和q两路输出信号分别进行互相关运算，即可获得与外部待测调制信号幅值成正比
的输出信号为式(1.7)：这样待测信号的基本值就能够有效提取出来。

技术总结

一种电压甄别式近电报警方法，所使用的电压甄别式近电报警装置包括报警装置外壳(1)和报警装置内置电路板；报警装置内置电路板由电压感应模块(5)、运动检测模块(6)、人体体征检测模块(7)、数据跟随模块(8)、数据处理模块(9)、存储模块(10)、主控器模块(11)、电源模块(12)、人机交互模块(13)、报警模块(14)、无线通讯模块(15)、测距模块(16)组成。本发明可以监测作业现场电压强度以外还可以测量作业人员距离带电体距离，并且通过监测作业人员运动情况以及作业人员人体体征参数来更好的保护工作人员；本发明优化了相位噪声、选择性、接收机线性度等性能。线性度等性能。线性度等性能。